(57)【要約】【課題】  ロータリ式の現像ユニットに対してコンパクトにダクトを配置でき、速やかに効率よくトナー粉煙を捕集できる画像形成装置を得る。【解決手段】  軸心部を支点として回転可能なラック４０に複数の現像器１６（１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋ）を回転対称位置に設け、ラック４０の回転に基づいて各現像器１６の現像ローラ５３を現像位置１１ａに切り換える現像ユニット１０を備えた画像形成装置。現像ユニット１０は、現像位置１１ａにある現像ローラ５３の周辺の雰囲気を吸引する第１ダクト４１と、ラック４０の軸心部分に設けた第２ダクト４２と、該第２ダクト４２の一端部に設けたフィルタ及び吸引ファンとを備え、第１ダクト４１は第２ダクト４２を中心としてほぼ放射状に形成されている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸心部を支点として回転可能なラックに複数の現像器を回転対称位置に設け、前記ラックを所定のピッチで回転させることにより、各現像器を所定の現像位置に切り換えるようにした画像形成装置において、
各現像器に収容されている現像ローラの周辺の雰囲気を吸引する第１ダクトと、
前記ラックの軸心部に設けた第２ダクトと、
前記第２ダクトの一端部に設けた吸引／粉煙捕集手段と、を備え、
前記第１ダクトは前記ラックに前記第２ダクトを中心としてほぼ放射状に形成されていること、
を特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
軸心部を支点として回転可能なラックに複数の現像器を回転対称位置に設け、前記ラックを所定のピッチで回転させることにより、各現像器を所定の現像位置に切り換えるようにした画像形成装置において、
各現像器に収容されている現像ローラの周辺の雰囲気を吸引する第１ダクトと、
前記ラックの軸心部に設けた中空部材と、
前記中空部材に収容された第２ダクトと、
前記第２ダクトの一端部に設置された第１フィルタと、
前記中空部材の一端部に設置された第２フィルタと、
前記第２ダクトから第１フィルタを介して、及び、前記中空部材から第２フィルタを介して雰囲気を吸引する吸引手段と、を備え、
現像位置に切り換えられた現像器に配置されている第１ダクトは第２ダクトと連通するとともに該第２ダクトを介して第１フィルタに連通し、
現像位置以外に切り換えられた現像器に配置されている第１ダクトは中空部材と連通するとともに該中空部材を介して第２フィルタに連通すること、
を特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記第２フィルタは前記第１フィルタよりもフィルタ性能が低いものであることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記第２ダクトを前記第２フィルタと連通させるバイパス用の開口部と、該開口部を開閉するシール部材と、前記第１フィルタの集塵状況を検出する検出手段とを備え、
前記検出手段の検出結果に応じてシール部材が開口部を開放することにより、第２ダクトを第２フィルタに連通させること、
を特徴とする請求項２又は請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記第２ダクトの内壁に付着した凝集物を掻き取るための回転部材を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置、特に、電子写真方式にてトナーを用いてカラー画像を形成するプリンタや複写機などの画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式による画像形成装置では、感光体ドラムなどの像担持体の表面に帯電、画像露光、トナーによる現像を施し、紙などの転写材へのトナー転写、該トナーの定着といった工程を経て転写材上にトナー画像を形成している。
【０００３】
現像工程においては、微粒子であるトナーを保持する現像ローラに直流電圧を重畳した高周波電圧を印加するため、トナーの粉煙が発生する。トナー粉煙は画像形成装置の外部に漏れてはならず、機内への汚損を防止するために現像ローラの周辺から速やかに効率よく捕集する必要がある。
【０００４】
従来は、特許文献１，２，３に開示されているように、現像ローラ周辺のトナー粉煙を吸引してフィルタで捕集する種々のトナー粉煙の吸引、回収機構が提案されている。ところで、近年では、フルカラーの画像を形成するために、回転可能なラックに４色のトナーをそれぞれ収容した四つの現像器を設けたロータリ式の現像ユニットが搭載されている。この種のロータリ式の現像ユニットでトナーの粉煙を除去しようとすると、トナー粉煙の発生源である現像位置の近くにフィルタや吸引手段を配置することが困難であり、また、各現像器が大きく回転移動するため、ダクトの配置が複雑化し、十分な対応策が提供されていないのが現状である。
【特許文献１】特開平８−１６６７１８号公報
【特許文献２】特開２００１−１００５２４号公報
【特許文献３】特開２００４−２５８３２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の第１の目的は、ロータリ式の現像ユニットに対してコンパクトにダクトを配置でき、速やかに効率よくトナー粉煙を捕集できる画像形成装置を提供することにある。
【０００６】
本発明の第２の目的は、前記第１の目的を達成するとともに、現像位置以外に切り換えられている現像器に対しても吸引動作を作用させることのできる画像形成装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の第３の目的は、前記第１の目的を達成するとともに、フィルタの能力が低下した場合に効果的に対応できる画像形成装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の第４の目的は、前記第１の目的を達成するとともに、ダクト内の凝集物を除去できる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以上の目的を達成するため、第１の発明は、軸心部を支点として回転可能なラックに複数の現像器を回転対称位置に設け、前記ラックを所定のピッチで回転させることにより、各現像器を所定の現像位置に切り換えるようにした画像形成装置において、各現像器に収容されている現像ローラの周辺の雰囲気を吸引する第１ダクトと、ラックの軸心部に設けた第２ダクトと、該第２ダクトの一端部に設けた吸引／粉煙捕集手段と、を備え、第１ダクトはラックに第２ダクトを中心としてほぼ放射状に形成されていることを特徴とする。
【００１０】
第１の発明に係る画像形成装置においては、各現像器の現像ローラ周辺の雰囲気を、ラックに第２ダクトを中心としてほぼ放射状に形成された第１ダクトによってラックの軸心部に設けた第２ダクトを介して吸引するため、ロータリ式の現像ユニットに対して第１及び第２ダクトをスペース効率よく配置することができ、速やかに効率よくトナー粉煙を捕集することができる。
【００１１】
第２の発明は、軸心部を支点として回転可能なラックに複数の現像器を回転対称位置に設け、前記ラックを所定のピッチで回転させることにより、各現像器を所定の現像位置に切り換えるようにした画像形成装置において、各現像器に収容されている現像ローラの周辺の雰囲気を吸引する第１ダクトと、前記ラックの軸心部に設けた中空部材と、該中空部材に収容された第２ダクトと、該第２ダクトの一端部に設置された第１フィルタと、前記中空部材の一端部に設置された第２フィルタと、第２ダクトから第１フィルタを介して、及び、中空部材から第２フィルタを介して雰囲気を吸引する吸引手段と、を備え、現像位置に切り換えられた現像器に配置されている第１ダクトは第２ダクトと連通するとともに該第２ダクトを介して第１フィルタに連通し、現像位置以外に切り換えられた現像器に配置されている第１ダクトは中空部材と連通するとともに該中空部材を介して第２フィルタに連通することを特徴とする。
【００１２】
第２の発明に係る画像形成装置においては、中空部材と第２ダクトとを回転するラックの軸心部に設け、各現像器の現像ローラ周辺の雰囲気を吸引する第１ダクトを、現像位置に切り換えられた現像器では第２ダクトに連通させ、現像位置以外に切り換えられた現像器では中空部材に連通させるようにしたため、現像位置にある現像器からのトナー粉煙の除去及び現像位置以外にある現像器からのトナー粉煙の除去を効率よく行うことができ、しかも、ロータリ式の現像ユニットに対して中空部材、第１及び第２ダクトをスペース効率よく配置することができる。
【００１３】
第２の発明に係る画像形成装置において、第２フィルタは第１フィルタよりもフィルタ性能が低いものであってもよい。第１フィルタは現像位置にある現像器からトナー粉煙を捕集するため、良好なフィルタ性能を備えていることが必要である。これに対して、現像位置以外にある現像装置は動作していないためにトナー粉煙は生じていないか微量であり、それほどのフィルタ性能を備えている必要はない。むしろ、現像位置以外にある現像器に対しては吸引動作を作用させることで冷却効果を発揮させることができる。
【００１４】
また、第２ダクトを第２フィルタと連通させるバイパス用の開口部と、該開口部を開閉するシール部材と、第１フィルタの集塵状況を検出する検出手段とを備え、該検出手段の検出結果に応じてシール部材が開口部を開放することにより、第２ダクトを第２フィルタに連通させるように構成してもよい。第１フィルタの集塵容量が限界に近づいたとき、前記開口部を開放することにより第２ダクトを第２フィルタと連通させることにより、現像位置にある現像器に対するトナー粉煙の捕集機能を第２フィルタにも持たせることで、捕集機能の低下を補償することができる。
【００１５】
第１及び第２の発明に係る画像形成装置において、第２ダクトの内壁に付着した凝集物を掻き取るための回転部材を備えることが好ましい。第２ダクトの内壁に付着したトナーなどの凝集物を除去でき、第２ダクトの通気効率の低下を防止することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る画像形成装置の実施例について、添付図面を参照して説明する。
【００１７】
（画像形成装置の概略構成）
図１に示す画像形成装置は、電子写真方式によるカラープリンタ１であって、ロータリ式の現像ユニット１０を搭載し、感光体ドラム１１上に順次形成されたＹＭＣＫ（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）の画像を順次中間転写ベルト２０上に１次転写して合成し、合成画像を用紙上に２次転写するように構成したものである。
【００１８】
その概略を説明すると、矢印Ａ方向に回転駆動される感光体ドラム１１の周囲には帯電チャージャ１２、レーザ走査ユニット１３、現像ユニット１０、１次転写ローラ１４、残留トナーのクリーニングユニット１５などが配置されている。画像データは図示しない画像読取り装置（スキャナ）あるいはコンピュータなどからＹＭＣＫごとの画像データとしてレーザ走査ユニット１３に入力される。これらの画像データに基づいて感光体ドラム１１上にトナー画像を形成する。このような電子写真プロセスは周知であり、その説明は省略する。
【００１９】
中間転写ベルト２０は、駆動ローラ２１や支持ローラ２２などに無端状に張り渡され、矢印Ｂ方向に回転駆動され、駆動ローラ２１を設置した部分の中間転写ベルト２０に対向する部分には２次転写ローラ２３が配置されている。また、支持ローラ２２を設置した部分の中間転写ベルト２０に対向する部分には残留トナーのクリーニングユニット２４が配置されている。
【００２０】
プリンタ１の下段には、積載されている用紙を１枚ずつ給紙する自動給紙部３０が設置されている。また、２次転写ローラ２３の直上にはトナー定着ユニット３５が設置されている。なお、現像ユニット１０については後に詳述する。
【００２１】
感光体ドラム１１上にはＹＭＣＫのトナー画像が順次形成され、このトナー画像は矢印Ｂ方向に回転駆動される中間転写ベルト２０上に１次転写ローラ１４から付与される電界にて順次１次転写され、４色の画像が合成される。一方、用紙は１枚ずつ給紙部３０から上方に給紙され、２次転写ローラ２３から付与される電界にて中間転写ベルト２０から合成画像が２次転写される。その後、用紙は定着ユニット３５に搬送されてトナーの加熱定着が施され、排出ローラ対３６からプリンタ１の上部に設けたトレイ２上に排出される。
【００２２】
（現像ユニットの概略構成）
現像ユニット１０は、ＹＭＣＫのトナーをそれぞれ収容した四つの現像器１６（１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋ）を軸心部を支点として矢印Ｃ方向に回転可能なラック４０に着脱可能に設けたものである。各現像器１６は軸心部を中心として等間隔に回転対称位置に設けられ、トナーを含む現像剤を収容した現像槽５１、現像剤を現像槽５１から掻き出すトナー搬送パドル５２、現像ローラ５３、現像剤を現像ローラ５３へ供給する供給ローラ５４を備えている。
【００２３】
各現像器１６はラック４０が９０°ピッチで矢印Ｃ方向に回転することにより、各現像ローラ５３が感光体ドラム１１に対向する現像位置１１ａに順次切り換えられ、現像動作を行う。２成分あるいは１成分の現像剤による現像動作は従来周知であり、現像ローラ５３にはバイアス電圧として、直流電圧が重畳された高周波電圧が印加される。高周波電圧の電圧値あるいは周波数に応じて現像量が規定されることになる。この現像時において、トナーは現像位置１１ａにある現像ローラ５３の下部ａ及び上部ｂから粉煙となって機内に漏れようとする。
【００２４】
トナー粉煙が機内に飛散すると、種々の不具合が生じる。例えば、帯電チャージャ１２に付着すると感光体ドラム１１に対する均一帯電を損なって筋状の画像ノイズを誘発したり、レーザ走査ユニット１３の光路を汚したり、レンズに付着すると露光むらが発生する。
【００２５】
（トナー粉煙の捕集装置）
そこで、本実施例では、図２及び図３に示すトナー粉煙の捕集装置を設けた。この捕集装置は、各現像器１６に収容されている現像ローラ５３の周辺の雰囲気を吸引する第１ダクト４１と、ラック４０の軸心部に設けた中空部材４５と、該中空部材４５に収容された第２ダクト４２と、該第２ダクト４２の一端部に設置された第１フィルタ６１と、中空部材４５の一端部に設置された第２フィルタ６２と、第２ダクト４２から第１フィルタ６１を介して、及び、中空部材４５から第２フィルタ６２を介して雰囲気を吸引する吸引手段としてのファン６５とを備えている。
【００２６】
詳しくは、第１ダクト４１は、ラック４０を構成する構造材の内部に第２ダクト４２を中心としてほぼ放射状に形成され、その一端部は現像位置１１ａにある現像ローラ５３の下部ａに臨み、かつ、図示しない側面のダクト部（図２において線路で示す）を介して現像ローラ５３の上部ｂにも臨んでいる。
【００２７】
中空部材４５はラック４０に軸心部に設けられた筒状体からなり、ラック４０の回転軸部としても機能する。第２ダクト４２は中空部材４５内に同軸上に収容されており、ほぼ全長に沿って縁部にシール材４４を設けたスリット４３が形成されている。中空部材４５には大きな開口４５ａ及び小さな開口４５ｂが形成されており、開口４５ａには現像位置１１ａ以外にある現像器１６の第１ダクト４１の根元部が連通している。この開口４５ａは第２ダクト４２とは連通することがない。
【００２８】
一方、開口４５ｂは第２ダクト４２のスリット４３と所定の角度で一致しており、現像位置１１ａにある現像器１６の第１ダクト４１の根元部は開口４５ｂ及びスリット４３を通じて第２ダクト４２と連通する。第１ダクト４１が第２ダクト４２と連通するのは現像位置１１ａに切り換えられたときのみであり、このとき第１ダクト４１は中空部材４５と連通することはない。そして、現像位置１１ａ以外に切り換えられた現像器１６の第１ダクト４１は第２ダクト４２との連通を解除され、開口４５ａを通じて中空部材４５とのみ連通する。
【００２９】
例えば、図２に示すように、現像器１６Ｙが現像位置１１ａに切り換えられている場合、現像器１６Ｙの第１ダクト４１のみが第２ダクト４２と連通している。現像位置１１ａ以外に位置する現像器１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋの第１ダクト４１は中空部材４５と連通している。そして、この連通関係はラック４０が９０°ずつ回転することにより順次変更されていく。
【００３０】
第２ダクト４２の一端部（図３の奥側部分）には複数の排出孔４２ａが形成され、この排出孔４２ａを塞ぐように第１フィルタ６１が設置されている。また、中空部材４５の一端面には第２フィルタ６２が当接している。フィルタ６１，６２はファン６５に設けたケーシング６６によって覆われ、吸引作用が生じるようになっている。
【００３１】
以上の構成において、現像位置１１ａに切り換えられた現像器１６に配置されている第１ダクト４１は、中空部材４５の開口４５ｂ及び第２ダクト４２のスリット４３を通じて第２ダクト４２と連通するとともに該第２ダクト４２を介して第１フィルタ６１に連通する。従って、ファン６５の吸引作用により現像ローラ５３の下部ａ及び上部ｂの雰囲気は図２に示す線路αに沿って第１ダクト４１から第２ダクト４２に吸引され、トナー粉煙は第２ダクト４２の排出孔４２ａから第１フィルタ６１に捕集される。図４にこの場合における下部ａからの吸引経路を太線の矢印で示す。
【００３２】
また、現像位置１１ａ以外に切り換えられた現像器１６に配置されている第１ダクト４１は、開口４５ａを介して中空部材４５と連通するとともに該中空部材４５を介して第２フィルタ６２に連通する。従って、ファン６５の吸引作用により現像ローラ５３の周辺の雰囲気は図２に示す線路βに沿って第１ダクト４１から中空部材４５に吸引され、トナー粉煙は中空部材４５の一端面から第２フィルタ６２に捕集される。図５にこの場合の吸引経路を太線の矢印で示す。
【００３３】
以上の構成及び捕集作用を有する捕集装置においいては、中空部材４５、第１ダクト４１及び第２ダクト４２が回転するラック４０にスペース効率よく配置されている。そして、各現像器１６の現像ローラ５３周辺の雰囲気を吸引する第１ダクト４１を、現像位置１１ａに切り換えられた現像器１６では第２ダクト４２に連通させ、現像位置１１ａ以外に切り換えられた現像器１６では中空部材４５に連通させるようにしたため、現像位置１１ａにある現像器１６からのトナー粉煙の除去及び現像位置１１ａ以外にある現像器１６からのトナー粉煙の除去を効率よく行うことができる。
【００３４】
特に、第２ダクト４２に設けたスリット４３は、ファン６５から離れる方向に幅広く形成され、現像ローラ５３のほぼ全長に渡って均一な吸引風速が得られるように工夫されている。
【００３５】
また、この粉煙捕集装置において、第２フィルタ６２は第１フィルタ６１よりもフィルタ性能が低いものとされている。第１フィルタ６１は現像位置１１ａにある現像器１６からトナー粉煙を捕集するため、良好なフィルタ性能を備えていることが必要である。これに対して、現像位置１１ａ以外にある現像装置１６は動作していないためにトナー粉煙は生じていないか微量であり、第２フィルタ６２はそれほどのフィルタ性能を備えている必要はない。むしろ、現像位置１１ａ以外にある現像器１６の現像ローラ５３の周辺に対して吸引動作を作用させることで冷却効果を発揮させ、プリンタ１の安定的な動作を確保する。
【００３６】
なお、ラックを９０°回転させて現像器１６の位置を切り換える際、第１ダクト４１は第２ダクト４２との連通を一時的に解除され、吸引動作が一時的に中断される。しかし、この吸引中断時間は極めて短時間であり、トナー粉煙が現像ユニット１０の外へ漏れることはない。
【００３７】
（フィルタの切換え）
さらに、本実施例においては、第２ダクト４２の排出孔４２ａの近傍に第２ダクト４２を第２フィルタ６２と連通させるバイパス用の開口部４２ｂが形成されている。この開口部４２ｂは常時シール部材５５によって閉鎖されており、図示しないソレノイドなどの駆動手段によってシール部材５５が回転することで開口部４２ｂが開放され第２ダクト４２が第２フィルタ６２と連通する。
【００３８】
また、第１フィルタ６１の集塵状況を検出する検出手段、例えば、第１フィルタ６１の汚れを反射率の変化として検出する光センサやケーシング６６内の静圧を検出する圧力センサなどを設け、第１フィルタ６１の集塵容量が限界に近づいたことをこの種のセンサが検出することにより、プリンタ１の表示部に警告を表示し、かつ、前記シール部材５５を動作させて開口部４２ｂを開放する。
【００３９】
開口部４２ｂが開放されると、第２ダクト４２はケーシング６６内で第２フィルタ６２と連通することになり、トナー粉煙は第２ダクト４２から開口部４２ｂを通じて第２フィルタ６２で捕集されることになる。即ち、第１フィルタ６１の集塵容量が限界に近づいたとき、開口部４２ｂを開放することにより第２ダクト４２を第２フィルタ６２と連通させることにより、現像位置１１ａにある現像器１６に対するトナー粉煙の捕集機能を第２フィルタ６２にも持たせることで、捕集機能の低下を補償することができる。図６にこの場合の吸引経路を太線の矢印で示す。
【００４０】
（第２ダクトの清掃）
さらに、本実施例では、図３に示すように、第２ダクト４２内にはスクリュー５６が回転駆動可能に設けられている。スクリュー５６が回転することで第２ダクト４２の内壁に付着したトナーなどの凝集物を掻き取って吸引方向とは逆方向である矢印Ｄ方向に搬送する。この凝集物は図示しない開口から落下し（点線で示す矢印Ｅ参照）、廃棄ボックス５７に収容される。これにて、第２ダクト４２の内壁に付着したトナーなどの凝集物を除去することができ、第２ダクト４２の通気効率の低下を防止することもできる。
【００４１】
（他の実施例）
なお、本発明に係る画像形成装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できる。
【００４２】
特に、第１ダクト、第２ダクトや中空部材の細部の構成、形状などは任意である。また、ラックの回転駆動機構や各現像器のラックからの着脱機構などは従来から用いられいてる機構を利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施例を示す概略構成図である。
【図２】前記画像形成装置に搭載されている現像ユニットを示す断面図である。
【図３】前記現像ユニットに設けられている粉煙捕集装置を示す分解斜視図である。
【図４】現像位置にある現像器からの吸引経路を示す斜視図である。
【図５】現像位置以外にある現像器からの吸引経路を示す斜視図である。
【図６】吸引経路が第１フィルタから第２フィルタに切り換えられた場合の吸引経路を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４４】
１…プリンタ
１０…現像ユニット
１１ａ…現像位置
１６…現像器
４０…ラック
４１…第１ダクト
４２…第２ダクト
４２ｂ…バイパス用開口部
４５…中空部材
５５…シール部材
５６…スクリュー
６１…第１フィルタ
６２…第２フィルタ
６５…ファン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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